ΤοHarvard Mark I, ή IBMAutomatic Sequence Controlled Calculator ( ASCC ), ήταν ένας από τους πρώτους ηλεκτρομηχανικούςυπολογιστές γενικής χρήσης που χρησιμοποιήθηκαν στην πολεμική προσπάθεια κατά το τελευταίο μέρος τουΒ' Παγκοσμίου Πολέμου.
Ένα από τα πρώτα προγράμματα που έτρεξαν γιατο Mark I ξεκίνησε στις 29 Μαρτίου 1944 [1] από τονΤζονφον Νόιμαν. Εκείνη την εποχή, οφον Νόιμαν δούλευε στοΠρόγραμμα Μανχάτανκαι έπρεπε να καθορίσει εάν η ενδόριξη ήταν μια εφικτή επιλογή γιανα πυροδοτήσει την ατομική βόμβα πουθα χρησιμοποιούταν ένα χρόνο αργότερα. Ο Mark I υπολόγισε και εκτύπωσε επίσης μαθηματικούς πίνακες, που ήταν ο αρχικός στόχος του Βρετανού εφευρέτη Τσαρλς Μπάμπατζγιατην «αναλυτική μηχανή» τουτο 1837.
Η αρχική ιδέα παρουσιάστηκε στην IBM από τον Χάουαρντ Άικεν τον Νοέμβριο του 1937. [3] Μετά από μελέτη σκοπιμότητας από μηχανικούς της IBM, ο πρόεδρος της εταιρείας Τόμας Γουότσον ενέκρινε προσωπικά το έργο καιτη χρηματοδότησή τουτον Φεβρουάριο του 1939.
Ο Χάουαρντ Άικεν είχε αρχίσει να ψάχνει γιαμια εταιρεία γιανα σχεδιάσει καινα κατασκευάσει την αριθμομηχανή του στις αρχές του 1937. Μετά από δύο απορρίψεις,[4] είδε ένα σετ επίδειξης που είχε δώσει ο γιος τουΤσαρλς Μπάμπατζστο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ 70 χρόνια νωρίτερα. Αυτό τον οδήγησε να μελετήσει τον Μπάμπατζ καινα προσθέσει αναφορές στηνΑναλυτική μηχανήστην πρότασή του. Το μηχάνημα που προέκυψε «έφερε τις αρχές του Μπάμπατζ γιατην αναλυτική μηχανή σχεδόν σε πλήρη υλοποίηση, προσθέτοντας παράλληλα σημαντικά νέα χαρακτηριστικά».[5]
Το ASCC αναπτύχθηκε και κατασκευάστηκε από την IBM στο εργοστάσιό της στοΈντικοτκαι απεστάλη στοΧάρβαρνττον Φεβρουάριο του 1944. Ξεκίνησε τους υπολογισμούς γιατο Γραφείο Πλοίων του Ναυτικού τωνΗΠΑτον Μάιο και παρουσιάστηκε επίσημα στο πανεπιστήμιο στις 7 Αυγούστου 1944. [6]
Ανκαιδεν ήταν ο πρώτος υπολογιστής, η μηχανή ήταν η πρώτη που αυτοματοποίησε την εκτέλεση πολύπλοκων υπολογισμών, καθιστώντας την ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός για τους υπολογιστές.[7]
Το ASCC κατασκευάστηκε από διακόπτες, ρελέ, περιστρεφόμενους αριθμητέςκαισυμπλέκτες . Χρησιμοποίησε 765.000 ηλεκτρομηχανικά εξαρτήματα και εκατοντάδες μίλια σύρματος, που αποτελούνταν από όγκο 816 cubic feet (23 m3) – 51 feet (16 m) σε μήκος, 8 feet (2,4 m) σε ύψος και 2 feet (0,61 m) βαθύ. Ζύγιζε περίπου 9,445 pounds (4,7 short tons; 4,3 t). [8]Οι βασικές μονάδες υπολογισμού έπρεπε να συγχρονιστούν καινα τροφοδοτηθούν μηχανικά, έτσι ώστε να λειτουργούνται από ένα 50 feet (15 m) άξονα μετάδοσης συνδεδεμένο με 5 horsepower (3,7 kW) ηλεκτροκινητήρα, ο οποίος χρησίμευε ως κύρια πηγή ενέργειας καιρολόι συστήματος.
Από τα αρχεία της IBM:
Η αυτόματη αριθμομηχανή ελεγχόμενης ακολουθίας (Harvard Mark I) ήταν η πρώτη μηχανή λειτουργίας που μπορούσε να εκτελεί αυτόματα μεγάλους υπολογισμούς. Ένα έργο που σχεδιάστηκε από τονΔρ. Χάουαρντ Άικεν του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ, το Mark I κατασκευάστηκε από μηχανικούς της IBM στο Έντικοτ της Νέας Υόρκης. Ένα ατσάλινο πλαίσιο μήκους 51 ποδιών και ύψους 8 ποδιών συγκρατούσε την αριθμομηχανή, η οποία αποτελούνταν από ένα συμπλεγμένο πάνελ μικρών γραναζιών, μετρητών, διακοπτών και κυκλωμάτων ελέγχου, όλα σε βάθος μόνο μερικές ίντσες. Το ASCC χρησιμοποίησε 500 miles (800 km) σύρματος με τρία εκατομμύρια συνδέσεις, 3.500 πολυπολικά ρελέ με 35.000 επαφές, 2.225 μετρητές, 1.464 δεκαπολικούς διακόπτες και βαθμίδες 72 μηχανών πρόσθεσης, το καθένα με 23 σημαντικούς αριθμούς. Ήταν η μεγαλύτερη ηλεκτρομηχανική αριθμομηχανή της βιομηχανίας.[9]
Το περίβλημα γιατο Mark I σχεδιάστηκε από τον φουτουριστή Αμερικανό βιομηχανικό σχεδιαστήΝόρμαν Μπελ Γκίντεςμε έξοδα της IBM. Ο Άικεν ενοχλήθηκε πουτο κόστος (50.000 $ ή περισσότερο σύμφωνα μετηνΓκρέις Χόπερ) δεν χρησιμοποιήθηκε γιατην κατασκευή πρόσθετου εξοπλισμού υπολογιστών. [10]
Το Mark I είχε 60 σύνολα από 24 διακόπτες για χειροκίνητη εισαγωγή δεδομένων και μπορούσε να αποθηκεύσει 72 αριθμούς, καθένα ένας από τους οποίους είχε μήκος 23 δεκαδικά ψηφία.[11] Μπορεί να κάνει 3 προσθέσεις ή αφαιρέσεις σε ένα δευτερόλεπτο. Ένας πολλαπλασιασμός έπερνε 6 δευτερόλεπτα, μια διαίρεση15,3 δευτερόλεπτα και ένας λογάριθμος ή μια τριγωνομετρική λειτουργία πήρε πάνω από ένα λεπτό.[12]
Το Mark I διάβαζε τις οδηγίεςτου από μιαδιάτρητη χαρτοταινία 24 καναλιών. Εκτελούσε την τρέχουσα εντολή και μετά διάβαζε την επόμενη. Μια ξεχωριστή ταινία θα μπορούσε να περιέχει αριθμούς για εισαγωγή, αλλά οι μορφές της ταινίας δεν ήταν εναλλάξιμες. Δεν ήταν δυνατή η εκτέλεση εντολών από τους καταχωρητές αποθήκευσης. Επειδή οι οδηγίες δεν ήταν αποθηκευμένες στη μνήμη εργασίας, υποστηρίζεται ευρέως ότι το Harvard Mark I ήταν η προέλευση της αρχιτεκτονικής του Χάρβαρντ. Ωστόσο, αυτό αμφισβητείται στοThe Myth of the Harvard Architectureπου δημοσιεύτηκε στοIEEE Annals of History of Computing,[13]που δείχνει ότι ο όρος «αρχιτεκτονική του Χάρβαρντ» χρησιμοποιήθηκε μόλις τη δεκαετία του 1970 (στο πλαίσιο των μικροελεγκτών) και χρησιμοποιούνταν αναδρομικά μόνο στις μηχανές του Χάρβαρντ και ότι ο όρος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί μόνο γιαταMark IIIκαιIV, όχι στα Mark I ή II .
Ο μηχανισμός της κύριας ακολουθίας ήταν μονής κατεύθυνσης. Αυτό σήμαινε ότι τα πολύπλοκα προγράμματα έπρεπε να είναι μακρά στις φυσικές διαστάσεις. Ένας βρόχος προγράμματος εφαρμοζόταν μετο ξετύλιγμα βρόχου ή μετην ένωση του άκρου της χαρτοταινίας που περιείχε το πρόγραμμα πίσω στην αρχή της ταινίας (κυριολεκτικά δημιουργώντας έναν βρόχο ). Αρχικά, η υπό όρους διακλάδωσηστο Mark I πραγματοποιούνταν χειροκίνητα. Μεταγενέστερες τροποποιήσεις το 1946 εισήγαγαν την αυτόματη διακλάδωση προγραμμάτων (με κλήση υπορουτίνας ).[14][15]Οι πρώτοι προγραμματιστές του Mark I ήταν οι πρωτοπόροι της πληροφορικής Richard Milton Bloch, Robert Campbell καιGrace Hopper.[16] Υπήρχε επίσης μια μικρή τεχνική ομάδα της οποίας η αποστολή ήταν να χειριστεί πραγματικά το μηχάνημα. Μερικοί ήταν υπάλληλοι της IBM προτού τους ζητηθεί να ενταχθούν στο Ναυτικό γιανα εργαστούν στο μηχάνημα.[17] Αυτή η τεχνική ομάδα δεν ενημερώθηκε γιατον γενικό σκοπό της εργασίας της όσο ήταν στο Χάρβαρντ.
Διάτρητη ταινία που χρησιμοποιείται γιατην προετοιμασία προγραμμάτων
Ταινία προγράμματος με ορατές τροποποιήσεις κώδικα
Περιστροφικοί διακόπτες που χρησιμοποιούνται γιατην εισαγωγή σταθερών δεδομένων προγράμματος
Τα 24 κανάλια της ταινίας εισόδου χωριζόταν σε τρία πεδία των οκτώ καναλιών. Σε κάθε θέση αποθήκευσης, σε κάθε σύνολο διακοπτών και στους καταχωρητέςπου σχετίζονταν με τις μονάδες εισόδου, εξόδουκαιαριθμητικής εκχωρούνταν ένας μοναδικός αναγνωριστικός αριθμός ευρετηρίου. Αυτοί οι αριθμοί αναπαραστάθηκαν δυαδικάστην ταινία ελέγχου. Το πρώτο πεδίο ήταν ο δυαδικός δείκτης του αποτελέσματος της πράξης, το δεύτερο ήταν τοδεδομένο πηγής γιατη λειτουργία καιτο τρίτο πεδίο ήταν ένας κωδικόςγιατηλειτουργίαπου έπρεπε να εκτελεστεί. [18]
Το 1928 οΛέσλι Κόμρι ήταν ο πρώτος που έστρεψε τον «εξοπλισμό διάτρητης κάρτας [της IBM] σε επιστημονική χρήση: υπολογισμός αστρονομικών πινάκων μετη μέθοδο των πεπερασμένων διαφορών, όπως είχε οραματιστεί ο Μπάμπατζ 100 χρόνια νωρίτερα γιατην Αναλυτική Μηχανή του».[19] Πολύ σύντομα μετά, η IBM άρχισε να τροποποιεί τους στηλοθέτες της γιανα διευκολύνει αυτό το είδος υπολογισμού. Ένας από αυτούς τους στηλοθέτες, που κατασκευάστηκε το 1931, ήταν το The Columbia Difference Tabulator. [20]
ΟΤζονφον Νόιμαν είχε μια ομάδα στο Λος Άλαμος που χρησιμοποιούσε «τροποποιημένες μηχανές διάτρητων καρτών της IBM» [21]γιανα προσδιορίσει τα αποτελέσματα της ενδόρηξης. Τον Μάρτιο του 1944, πρότεινε να αντιμετωπίσει ορισμένα προβλήματα σχετικά μετην ενδόρηξη στο Mark I, καιτο 1944 έφτασε με δύο μαθηματικούς γιανα γράψει ένα πρόγραμμα προσομοίωσης γιανα μελετήσει την έκρηξη της πρώτης ατομικής βόμβας.[22]
Η ομάδα του Λος Άλαμος ολοκλήρωσε το έργο τουσε πολύ μικρότερο χρόνο από την ομάδα του Κέμπριτζ. Ωστόσο, η λειτουργία του μηχανήματος με διάτρητη κάρτα υπολόγιζε τιμές με έξι δεκαδικά ψηφία, ενώ το Mark I υπολόγιζε τιμές με δεκαοκτώ δεκαδικά ψηφία . Επιπλέον, ο Mark I ενσωμάτωσε τη μερική διαφορική εξίσωση σε πολύ μικρότερο μέγεθος διαστήματος [ή μικρότερο πλέγμα] και έτσι...πέτυχε πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια . [23]
«Οφον Νόιμαν εντάχθηκε στοΠρόγραμμα Μανχάταντο 1943, δουλεύοντας πάνω στον τεράστιο αριθμό υπολογισμών που απαιτούνται γιατην κατασκευή της ατομικής βόμβας. Έδειξε ότι το σχέδιο έκρηξης, το οποίο αργότερα θα χρησιμοποιούνταν στις βόμβες Trinity και Fat Man, ήταν πιθανότατα ταχύτερο καιπιο αποτελεσματικό παρά το σχέδιο του όπλου».[24]
Ο Άικεν δημοσίευσε ένα δελτίο τύπου ανακοινώνοντας το Mark I αναφέρετας τον εαυτό του ως μοναδικός «εφευρέτη». ΟΤζέιμς Μπράις ήταν το μόνο άτομο της IBM που αναφερόταν, παρόλο που αρκετοί μηχανικοί της IBM, συμπεριλαμβανομένων τωνΚλερ Λέικ καιΦρανκ Χάμιλτον, είχαν βοηθήσει στην κατασκευή διαφόρων στοιχείων. Ο πρόεδρος της IBM Τόμας Γουότσον, εξοργίστηκε και παρευρέθηκε απρόθυμα στην τελετή αφιερώματος στις 7 Αυγούστου 1944. [25][26]Ο Άικεν, μετη σειρά του, αποφάσισε να κατασκευάσει περαιτέρω μηχανές χωρίς τη βοήθεια της IBM καιτο ASCC έγινε γενικά γνωστό ως «Harvard Mark I». Η IBM συνέχισε να κατασκευάζει τονΗλεκτρονικό Υπολογιστή Επιλεκτικής Ακολουθίας (SSEC) γιανα δοκιμάσει τη νέα τεχνολογία καινα παρέχει περισσότερη δημοσιότητα στις προσπάθειες της εταιρείας.[25]
↑Computer Oral History Collection, 1969-1973, 1977 Grace Murray Hopper Interview, January 7, 1969, Archives Center, National Museum of American History «Archived copy»(PDF). σελίδες 7–8. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο(PDF) στις 23 Φεβρουαρίου 2012. Ανακτήθηκε στις 21 Οκτωβρίου 2012.
↑Powell, Alvin. «Mark 1, rebooted». Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS). Cambridge, Massachusetts: President and Fellows of Harvard College. Ανακτήθηκε στις 28 Ιουλίου 2021.
Copeland, Jack (2006), «Machine against Machine», στο: Copeland, B. Jack, επιμ., Colossus: The Secrets of Bletchley Park's Codebreaking Computers, Oxford: Oxford University Press, σελ. 64–77, ISBN978-0-19-284055-4
Zuse, Konrad (1993). The Computer - My life. Berlin: Pringler-Verlag. ISBN0-387-56453-5.